“既然如此,我们能不能换一个角度?不从‘力’出发,而是从‘能量’出发,来描述整个系统?”
听到这个问题,罗炎的眼中闪过一丝惊讶,随即化作一抹发自内心欣慰的笑容,赞许说道。
“当然可以,这是个很棒的想法。之前我在课堂上讲到能量守恒的概念时就在想,你们之中谁会最先将‘力’和‘能量’这两个核心概念联系起来……目前来看,你是第一个看见这条捷径的人。”
对于一个接受过九年义务教育的人来说,认识到这一点并不难。
然而对于一个生活在工业革命前时代的人来说,想要凭借有限的知识和眼界领悟这一点可就太不容易了。
得到导师肯定的鼓励,伊拉娜的脸颊微微泛红,将头埋下来继续看向了摊开在桌上的詹姆斯·瓦力先生的手稿。
她深吸一口气,冷静下来继续说道。
“您之前提到,我们能用‘路径寻优方程’来验证詹姆斯先生提出的猜想。即,一个物体从一个点运动到另一个点,它会选择一条让某种‘作用量’最小的路径。”
“我最初无法理解这个‘作用量’究竟是什么,又该如何用数学的语言进行描述。但在您的课堂上,我从您讲述的能量守恒定律中获得了启发。”
她拿起羽毛笔,在稿纸上飞快地写下了一行潦草的算式,那双明亮的眸子里闪烁着自信的光芒。
“为了让‘最不费劲’这个想法能被量化和计算,我们需要一个数学工具来定义一条路径的‘总代价’。我将它定义为S,它等于系统在任意一瞬间的动能T,减去它的势能V。”
“那么,一个系统从时间t1到t2的‘总代价’S,就是它在这段时间内,每一瞬间‘代价’的累积——也就是积分!”
“如此一来,‘最小作用量原理’就变成了一句无比简洁的描述——系统实际发生的运动路径,就是使这个S值最小的那一条路径!”
“而求解这个‘函数的函数’的方法,就是您教给我的变分法!”
【S=∫t1t2(TV)dt】
罗炎看着稿纸上的公式,又看了看身旁这位眼中闪烁着光芒的少女,心中震撼不已。
牛啊。
别看这公式简单,再往前一步可就是欧拉-拉格朗日方程了!
虽然之前他就发现这姑娘是个天才了,但他没想到这家伙居然天才到了这份上。
“……这是一个无比天才的想法,伊拉娜。”罗炎由衷地赞叹道,“我鼓励你沿着这条道路继续探索下去,我的直觉告诉我……你距离终点已经不远了。”
“主要是您的启发……”伊拉娜不好意思笑了笑,埋着头说道,“只靠我一个人的力量,肯定想不到这么多。”
说实话,她心里一直都怀疑,尊敬的导师其实早就知道答案了。只是他故意没有说,而是把亲手发掘真相的机会让给了自己。
至于他为什么要这么做,她就不知道了。
罗炎淡淡笑了笑,没有说话。
怀中抱着一本《高等数学》的奥菲娅默默地等在一旁,想要插嘴却不知从哪里开始插。
她原本是来向科林殿下请教关于微积分的问题的,结果等了半天也没有等到开口的机会。
那股纯粹的学术交流氛围,让她感觉自己就像个局外人。
一股淡淡的醋意涌上心头,她终于忍不住开口,小声嘀咕了一句。